一、天然蓄水庫(kù)
濕地給人們的第一印象就是多水。一部分水積存在濕地地表,還有大量的水儲(chǔ)存在植物體內(nèi)、土壤的泥炭層和草根層中,因此人們把濕地稱之為“天然蓄水池”或“生物蓄水庫(kù)” 。
沼澤濕地土壤具有特殊的水文物理性質(zhì),土壤中草根層和泥炭層孔隙度達(dá) 72% ~ 93%,飽和持水量達(dá) 500 ~ 10 000g/kg,甚至更高,每公頃沼澤濕地可蓄存 2000 ~ 15 000m3水量。
以東北山地沼澤濕地為例,大興安嶺沼澤濕地土壤蓄水量為 61.60 億 m3,小興安嶺沼澤濕地為 48.61 億 m3,長(zhǎng)白山地沼澤濕地為 29.42 億 m3,東北山區(qū)沼澤濕地總蓄水量為 139.63億 m3。若考慮沼澤地表積水深 10cm,則東北山區(qū)沼澤濕地土壤蓄水和地表積水的總儲(chǔ)水量可達(dá) 172.16 億 m3,相當(dāng)于松花江干流多年平均徑流量的 46.2%,表明沼澤濕地具有十分重要的涵養(yǎng)水源和調(diào)洪功能。
湖泊濕地更是名副其實(shí)的天然水庫(kù)。我國(guó)湖泊總貯水量約 7077 億 m2,其中淡水貯水量占 31.8%。素有水鄉(xiāng)澤園的長(zhǎng)江中下游湖群占有重要地位, 約 750 億 m3(國(guó)家林業(yè)局,2001) 。
二、調(diào)蓄洪水
湖泊、沼澤濕地能夠暫時(shí)蓄納洪水,爾后緩慢泄出,從而減輕洪水威脅。長(zhǎng)江每年的汛期都將過量的水流入洞庭湖和鄱陽湖。1998年特大洪水期間,洞庭湖調(diào)蓄水量為 269.13 億 m3,占入湖總水量的 32%。鄱陽湖不僅調(diào)蓄鄱陽湖水系五河的來水,而且對(duì)長(zhǎng)江干流洪水也具有一定的調(diào)蓄作用。1998 年鄱陽湖對(duì)五河來水的調(diào)蓄水量為 357.36 億 m3,占入湖總水量的47.4%。
沼澤對(duì)河川徑流影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是產(chǎn)流少,減少一次降水對(duì)河川徑流補(bǔ)給量,使匯流時(shí)間延長(zhǎng);二是降低洪峰,使當(dāng)年來水不能在當(dāng)年完全流出。洪水被儲(chǔ)存于濕地土壤中或以地表水形式滯留在沼澤濕地中,減緩了洪水流速和下游洪水壓力(圖1) 。

圖1 濕地調(diào)節(jié)徑流示意圖(呂憲國(guó),2006)
三江平原撓力河流域上游寶清水文站與中游菜嘴子站之間發(fā)育大面積沼澤濕地,濕地率達(dá) 32.7%。在 1956 年至 2000 年的洪峰流量實(shí)測(cè)序列中,有 26 年是下游菜嘴子站的洪峰流量小于上游寶清站,表明有大量洪水在河灘灘沼澤中漫散和蓄存(圖2) 。

圖2 三江平原撓力河流域?qū)毲逭荆ㄉ嫌危?/font>
與菜嘴子站(下游)洪峰流量對(duì)比
?。ǜ鶕?jù)黑龍江省水利廳提供的資料繪制)
“山隨平野盡,江入大荒流”就是描述長(zhǎng)江在洪水季節(jié)兩岸湖泊和沼澤連為一體,將洪峰消彌于無形的景象。
三、補(bǔ)充地下水
濕地作為一種長(zhǎng)期存在、有著豐富水資源的自然生態(tài)系統(tǒng),往往與區(qū)域地下水含水層有直接水文聯(lián)系,當(dāng)濕地水位低于周圍陸地潛水面時(shí),就會(huì)產(chǎn)生地下水入流,如果濕地的水位高于周圍潛水面,地下水就會(huì)流出濕地。沼澤濕地補(bǔ)給地下的方式有直接補(bǔ)給和間接補(bǔ)給。直接補(bǔ)給是水分通過沼澤土壤直接滲透進(jìn)入含水層;間接補(bǔ)給是指水分首先水平運(yùn)動(dòng)通過土壤進(jìn)入位于可滲透性的土壤或河流,然后通過河流基底補(bǔ)給地下水。濕地中同時(shí)存在地下水入流和地下水出流,這類濕地可接受地下水,并能將過剩水輸出到外界;有些濕地只接受地下水補(bǔ)給;如果濕地的地表水 ( 地下水 ) 水位高于該地區(qū)地下水位,濕地補(bǔ)給地下水(圖1)。處于不同地貌部位的濕地,對(duì)地表水和地下水的影響也不同(圖2)。
a,b 地下水補(bǔ)給濕地,又將剩余水排出
c,d 地下水補(bǔ)給濕地
e,f 濕地補(bǔ)給地下水

圖1 濕地與周圍地下水的水力聯(lián)系(Mistch,1986)

圖2 不同地貌部位濕地與地表水和地下水的關(guān)系(柴岫,2005)
四、保護(hù)海岸及控制侵蝕
河口、海岸濕地植被由于植物根系和堆積的植物殘?bào)w對(duì)海岸具有強(qiáng)大固著作用,可以削弱海浪和水流的沖力和沉降沉積物,因此海岸濕地如同海濱長(zhǎng)城一樣保護(hù)海岸、控制侵蝕。
大米草具有發(fā)達(dá)根系,根系生物量是地上部分生物量的 30 倍,并通過分泌有機(jī)物質(zhì)將土壤顆粒連結(jié)起來,起著穩(wěn)固作用;大米草地上部分粗壯高大的植株可削弱海浪的沖力,如200 m寬的互花米草可將水體總高度小于9 m的海浪消減 60% 以上,小于 6 m 的海浪消減 98%以上,即使是在特大潮時(shí),仍然可消減海浪39% 的能量。
紅樹林具有 “海上森林” 之美譽(yù), 具有消浪、緩流和促淤作用。50 m 寬的白骨壤林帶,可使1 m高的海浪減至0.3 m以下;紅樹林對(duì)潮水流動(dòng)的阻礙,使林內(nèi)水流速度僅為潮水溝流速的 1/10(圖1) ;紅樹林縱橫交錯(cuò)的根系及地上根的發(fā)育,使粒徑< 0.01 mm的懸浮物沉積量最大,其淤積速度是附近裸地2~3倍(鄭德璋,1996)
圖1 紅樹林沼澤防風(fēng)和消浪作用(柴岫,2005)
海濱紅樹林沼澤,在臺(tái)風(fēng)盛行的東南沿海地區(qū),有著明顯的防風(fēng)護(hù)堤作用。1959 年 8 月 23 日廈門地區(qū)遭受 12 級(jí)特大臺(tái)風(fēng)襲擊,但是惟有龍海縣寮東村 8 m 高的紅樹林保護(hù)下的堤岸安然無損,而廈門附近的青礁村,由于紅樹林遭受破壞,一年就沖崩堤岸7 m,有些地段更為嚴(yán)重( 林鵬,1984) 。
五、天然空調(diào)器和加濕器
由于水的熱容量小于地面,吸熱和放熱都較慢,所以濕地上氣溫變化較為緩和,而干燥的地面上氣溫變化則較為劇烈。濕地通過水平方向的熱量和水汽交換,使其周圍的局地氣候具有溫和濕潤(rùn)的特點(diǎn)。
降低夏季氣溫
炎熱的夏季,湖沼濕地對(duì)周圍氣溫有明顯的調(diào)節(jié)作用,其距濕地愈近,影響愈大。干旱地區(qū)的濕地,給周圍地區(qū)的生產(chǎn)和生活帶來良好影響, 以新疆博斯騰湖及湖濱沼澤濕地為例。距離湖沼越近, 降溫作用越強(qiáng),對(duì)極端最高氣溫也有調(diào)節(jié)作用。
從沼澤濕地與裸地不同高度氣溫日變化看,在各層高度上都是沼澤濕地氣溫低于裸地。因此說濕地具有冷濕效應(yīng)?,F(xiàn)以三江平原沼澤濕地與裸露耕地氣溫垂直分布為例,兩者在 0.2 m,0.5 m,1.50 m,2.0 m,其氣溫差均是濕地氣溫低于裸地 0.4 ~ 2.6℃。
調(diào)節(jié)空氣濕度
濕地通過與周圍的水汽交換,增加周圍地區(qū)的空氣濕度。特別是 5 ~ 9 月影響十分明顯,冬季影響較弱。以新疆博斯騰湖和湖濱沼澤為例,濕地對(duì)周圍濕度的影響與濕地距離有關(guān),距濕地愈近影響愈大。
濕地植被生長(zhǎng)繁盛、濕地區(qū)空氣濕度大,以新疆博斯騰湖湖濱沼澤為例,在湖沼區(qū)與周圍各縣干燥日數(shù)比較,湖沼區(qū)空氣濕度大、干燥日數(shù)少、土壤侵蝕作用減弱。
觀測(cè)表明,三江平原沼澤濕地日平均相對(duì)濕度比耕地高 7% ~ 13%; 距地表 20 cm 高度日平均相對(duì)濕度比開墾后裸地高 6% ~16%。
六、碳匯和碳源
濕地是一種比較活躍的生態(tài)系統(tǒng)類型,它與陸地、大氣圈、水圈作用的絕大部分生物地球化學(xué)通量有關(guān)。濕地中有機(jī)質(zhì)的不完全分解導(dǎo)致濕地中碳和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累,濕地植物從大氣中獲取大量的 CO2,又通過分解和呼吸作用以 CO2 和 CH4 的形式排放到大氣中,濕地碳循環(huán)過程受氣候條件及人類活動(dòng)的影響(圖1) 。
圖1 濕地生態(tài)系統(tǒng)碳的生物化學(xué)過程(呂憲國(guó),2005)
濕地是全球最大的碳庫(kù),在全球碳循環(huán)中起著重要作用。儲(chǔ)存在泥炭中的碳總量為120 ~ 260Pg(C) ,占地球陸地碳總儲(chǔ)量 15%(Franzen,1992) 。濕地碳儲(chǔ)量取決于濕地類型、面積、植被、土壤厚度、地下水位、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、pH 值等因素。
碳匯
濕地,特別是泥炭地中儲(chǔ)存著大量的碳,因此說濕地是碳“匯” 。我國(guó)泥炭地面積 10 440.68km2,其中泥炭沼澤面積占70.72%,為7383.65km2;儲(chǔ)存著 15.03億噸有機(jī)碳。泥炭沼澤濕地所積累的碳對(duì)抑制大氣中CO2 上升和全球變暖具有重要意義。據(jù)穆爾等估算,全球沼澤濕地以每年 1 mm 堆積速率計(jì)算,一年中將有 3.7 億噸碳在沼澤地中積累。
以我國(guó)泥炭沼澤濕地中泥炭的積累速率為0.32 mm/ 年,一年中可為我國(guó)堆積約 58.47 萬噸泥炭, 折合20萬噸有機(jī)碳的儲(chǔ)量。由此可見,泥炭沼澤濕地是陸地生態(tài)系統(tǒng)中碳積累速率最快的生態(tài)系統(tǒng)之一,其吸收碳的能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過森林。
碳源
濕地也是溫室氣體的重要釋放源。濕地中有機(jī)殘?bào)w的分解過程產(chǎn)生 CO2 和 CH4。全球天然濕地每年釋放的 CH4 約為 10 億~ 20 億噸,全球水稻田每年甲烷的釋放量約為 2 億~15 億噸,分別占全球 CH4 總釋放量的 22% 和11%。
如果濕地被疏干排水或者溫度升高、降雨減少,會(huì)導(dǎo)致濕地土壤水分減少,由嫌氣環(huán)境變成好氣環(huán)境,土壤中微生物活力增強(qiáng),加速了泥炭或草根層的分解,增加了向大氣 CO2 的凈釋放量。
如果泥炭被開采并作為燃料燃燒,將迅速地把泥炭中積累的大量碳氧化,使幾千或上萬年來由大氣中 CO2 形成的有機(jī)物質(zhì)重新以 CO2形式返回到大氣中,這時(shí)泥炭沼澤濕地就變成了碳“源” 。據(jù)實(shí)測(cè),三江平原泥炭沼澤濕地開墾后,有機(jī)質(zhì)含量平均下降 39.5%,有機(jī)碳量總共減少 471 萬噸,現(xiàn)有的泥炭庫(kù)中有機(jī)碳比 20 世紀(jì) 80 年代減少了 35% 左右(宋長(zhǎng)春,2004) 。
七、天然污水處理廠
通過降水、河流泛濫、潮汐、地表水和地下水進(jìn)入濕地的各種物質(zhì)有營(yíng)養(yǎng)物、污染物及各種泥沙等,因此濕地是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的“匯” ;營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸出使得濕地又成為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的“源”和“轉(zhuǎn)換器” 。
滯留沉積物
濕地特別是沼澤濕地、河流泛濫平原濕地和湖濱濕地,不僅有助于減緩水流速度,而且有利于沉積物沉降和排出。隨著水流進(jìn)入濕地的物質(zhì)常常附著在沉積物顆粒上,所以濕地具有滯留沉積物的作用。但是,這種作用是有限的。
洪水帶來的沉積物也增加了河濱和湖濱地帶土壤的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。沉積在濕地的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是濕地植物和動(dòng)物生長(zhǎng)繁衍的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來源,決定了沼澤土壤的性質(zhì),制約著濕地水質(zhì)的好壞。
洪水挾帶的大量泥沙淤積在泛洪濕地和湖濱濕地中, 造成河湖變淺, 容量減少, 湖泊萎縮,洪水向四周侵淹,淹沒周圍良田和村鎮(zhèn)。洞庭湖湖水泥沙量較大,湖底年平均淤高 16 mm;鄱陽湖實(shí)測(cè)沉積速率年平均值為 1.7 mm;洪澤湖每年湖盆淤高 1.5 mm,相當(dāng)于每年有 2808
萬噸的泥沙淤積量平鋪于全湖湖盆上;太湖平均沉積速率較小,為每年 0.18 mm;巢湖泥沙沉積速率與太湖相仿 ( 竇鴻身等,2003)。
降解污染物
濕地具有很強(qiáng)的降解和轉(zhuǎn)化污染物的能力,以至于世界許多地方都通過建立人工濕地來凈化污水。濕地中有許多水生植物,包括挺水、浮水和沉水植物,它們的組織中富集重金屬的濃度比周圍水中濃度高出 10 萬倍以上。許多植物還含有能與重金屬鏈結(jié)的物質(zhì),從而參與金屬解毒過程。特別是水湖蓮、香蒲、蘆葦對(duì)含高濃度重金屬如鎘、銀、銅、鋅、釩等的污水處理效果十分明顯。
黑龍江省七星河受上游工廠污水排放影響,水質(zhì)受到污染。但是流經(jīng)一片面積約325 hm2的蘆葦沼澤濕地后,由于濕地對(duì)水中污染物有明顯富集作用,結(jié)果河水水質(zhì)得到明顯改善。試驗(yàn)表明,蘆葦濕地對(duì)鋁凈化能力達(dá) 96.06%,鐵為 92.78%,錳為 94.54%,鉛為80.18%,鈹和鎘為 100%(楊永興等,1993) 。
污染物被蘆葦吸收、代謝、分解、積累,同時(shí)隨著蘆葦收割而被帶出水體和土壤之外,于是提高了水質(zhì)和土壤的質(zhì)量,消除和降低了對(duì)人類的潛在威脅。
吸納多余的營(yíng)養(yǎng)物
工業(yè)廢水和生活污水,以及農(nóng)田施肥流失的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),經(jīng)過濕地的濾過作用,一部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被阻止進(jìn)入河流、湖泊和海洋。經(jīng)化學(xué)、生物和物理作用,營(yíng)養(yǎng)物被滯留和分解,被濕地植物吸收。遼河三角洲 8 萬 hm2的蘆葦濕地,每年春季灌溉期間可阻止 3200 ~ 4000 噸氮和 80 噸活性磷流入遼東灣(肖篤寧等,2001) 。白洋淀蘆葦沼澤濕地也具有強(qiáng)大的對(duì)陸源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濾過作用,特別是對(duì)地下潛流匯入淀區(qū)的氮、磷等物質(zhì)大部分被截留下來,水質(zhì)得到顯著凈化 ( 尹澄清,2000)。三江平原沼澤濕地污水處理的實(shí)地模擬表明,濕地土壤對(duì)污水的吸附和解吸、沉淀和溶解等物理化學(xué)過程規(guī)律是開始快速反應(yīng),隨后緩慢進(jìn)行,大致呈指數(shù)下降趨勢(shì)。
八、生命的搖籃
重要的物種棲息地
由于濕地處于水陸系統(tǒng)的過渡地帶,因此濕地的動(dòng)植物性質(zhì)、結(jié)構(gòu)兼有兩種系統(tǒng)的部分特征,具有高度的生物多樣性特點(diǎn)。為眾多野生動(dòng)植物提供獨(dú)特的生境和豐富的遺傳物質(zhì)。
◆ 水禽棲息地
許多鳥類都喜歡濕地環(huán)境,特別是水禽將濕地作為其主要活動(dòng)場(chǎng)所,其中有的是珍貴或有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的鳥類。我國(guó)有 1/2 的珍稀鳥類以濕地為支撐;亞洲的 57 種瀕危鳥類中,在我國(guó)濕地生活的有 31 種;全球 15 種鶴類,在我國(guó)濕地已發(fā)現(xiàn) 9 種。
◆ 魚類產(chǎn)卵和索餌場(chǎng)
我國(guó)三江平原濕地是西北太平洋許多珍貴魚類重要產(chǎn)卵和繁殖場(chǎng)所,如鰉魚、大馬哈魚、鱘魚等;洞庭湖及湖濱沼澤濕地,水系發(fā)達(dá)、河口密布、沼澤和水生植物繁茂,餌類生物極為豐富,是魚類的棲息地并為索餌提供優(yōu)良條件。洞庭湖現(xiàn)有魚類104種,分屬12目22科。鄱陽湖有魚類107種21科, 太湖有97種24科, 洪澤湖有66種16科,巢湖有72種19科。特別是洞庭湖和鄱陽湖有“洪水一片,枯水一線”的水文特點(diǎn),湖濱濕地有利于魚類草上產(chǎn)卵、繁衍和育肥(竇鴻身等,2003) 。
高度的生物多樣性
濕地也可稱為“生物超市” ,它具有高度的生物多樣性。我國(guó)濕地類型多樣、面積大、生境獨(dú)特,決定了其生物多樣性富集的特點(diǎn)。據(jù)初步統(tǒng)計(jì),全國(guó)濕地中有高等植物 2276 種,野生動(dòng)物 ( 包括哺乳類、鳥類、爬行類、兩棲類、魚類)2000多種,濕地中的鳥類約占全國(guó)已知鳥類總數(shù)的 1/3,濕地魚類 1040 種,占全國(guó)已知魚類的 1/3。沼澤中還有許多珍稀、瀕危的動(dòng)物和植物(國(guó)家林業(yè)局,2001) 。
重要的物種基因庫(kù)
濕地是物種最豐富的地區(qū)。如以濕地植物密度表示生物多樣性的豐富程度,則濕地植物密度為0.0056種/km2,是我國(guó)植物密度0.0028種/km2的2倍(呂憲國(guó)等,2004)。
我國(guó)有6個(gè)省(自治區(qū))分布有野生稻,其種內(nèi)遺傳多樣性豐富。袁隆平院士利用海南濕地的野生稻雄性不育系培育成水稻三系(不育系、保持系、恢復(fù)系),開創(chuàng)大面積雜交水稻,使其產(chǎn)量顯著增加,而且降低了制種成本。
人類生存的家園
濕地是人類賴以生存的家園。早在遠(yuǎn)古時(shí)代,人類就逐水而居,依賴濕地從事生產(chǎn)生活活動(dòng),孕育了光輝燦爛的古代文明。即使是在發(fā)達(dá)的工業(yè)化社會(huì),人類仍然離不開濕地。濕地為人類提供食物來源、工業(yè)原料、藥材、燃料等多種產(chǎn)品,還能夠提供旅游、航運(yùn)等服務(wù)。濕地濕地還為無數(shù)文人、墨客提供了創(chuàng)作靈感和藝術(shù)素材,濕地也是許多傳統(tǒng)文化和宗教的圣地。
(文章來源:農(nóng)博網(wǎng)--濕地中國(guó))